La magnetosfera escudos de la superficie de la Tierra de las partículas cargadas del viento solar y es generado por corrientes eléctricas localizados en diferentes partes de la Tierra. Se comprime en el lado diurno (Sol) debido a la fuerza de las partículas que llegan, y se extiende en el lado nocturno. (Imagen no a escala.)

La variación entre el norte magnético y el «verdadero norte».

El campo magnético de la Tierra (y el campo magnético de la superficie) es aproximadamente un dipolo magnético, con el polo Sur del campo magnético cerca del polo norte geográfico de la Tierra (véase Polo Norte Magnético) y el otro polo Norte del campo magnético cerca del polo sur geográfico de la Tierra (véase Polo Sur Magnético). Esto hace que la brújula sea utilizable para la navegación. La causa del campo puede ser explicada por la teoría de la dinamo. Un campo magnético se extiende infinitamente, aunque se debilita con la distancia de su fuente. El campo magnético de la Tierra, también llamado campo geomagnético, que efectivamente se extiende varias decenas de miles de kilómetros en el espacio, forma la magnetosfera de la Tierra. Un estudio paleomagnético de dacita roja australiana y basalto almohada ha estimado que el campo magnético tiene al menos 3,5 mil millones de años de antigüedad.

• 1 Importancia
• 2 polos Magnéticos y dipolo magnético
• 3 características del Campo
• 4 variaciones del campo Magnético
• 5 campo Magnético reversiones
• 6 detección del campo Magnético
• 7 Notas
• 8 enlaces Externos

Importancia

Simulación de la interacción entre la Tierra y el campo magnético y el campo magnético interplanetario.

La Tierra está protegida en gran medida del viento solar, una corriente de partículas cargadas energéticas que emana del Sol, por su campo magnético, que desvía la mayoría de las partículas cargadas. Algunas de las partículas cargadas del viento solar están atrapadas en el cinturón de radiación de Van Allen. Un número menor de partículas del viento solar logran viajar, como en una línea de transmisión de energía electromagnética, a la atmósfera superior de la Tierra y a la ionosfera en las zonas aurorales. La única vez que el viento solar es observable en la Tierra es cuando es lo suficientemente fuerte como para producir fenómenos como las auroras y las tormentas geomagnéticas. Las auroras brillantes calientan fuertemente la ionosfera, causando que su plasma se expanda hacia la magnetosfera, aumentando el tamaño de la geosfera de plasma y causando el escape de materia atmosférica hacia el viento solar. Las tormentas geomagnéticas se producen cuando la presión de los plasmas contenidos dentro de la magnetosfera es lo suficientemente grande como para inflarse y, por lo tanto, distorsionar el campo geomagnético.

El viento solar es responsable de la forma general de la magnetosfera de la Tierra, y las fluctuaciones en su velocidad, densidad, dirección y campo magnético arrastrado afectan fuertemente el entorno espacial local de la Tierra. Por ejemplo, los niveles de radiación ionizante y de interferencia de radio pueden variar por factores de cientos a miles; y la forma y ubicación de la magnetopausa y la onda de choque de proa aguas arriba pueden cambiar por varios radios terrestres, exponiendo a los satélites geosincrónicos al viento solar directo. Estos fenómenos se denominan colectivamente clima espacial. El mecanismo de desprendimiento atmosférico es causado por el gas atrapado en burbujas de campo magnético, que son arrancadas por los vientos solares. Las variaciones en la intensidad del campo magnético se han correlacionado con la variación de las precipitaciones dentro de los trópicos.

polos Magnéticos y dipolo magnético

declinación Magnética del norte verdadero en el año 2000.

declinación Magnética del norte verdadero en 1700

Las posiciones de los polos magnéticos pueden ser definidos en menos de dos maneras.

A menudo, un polo magnético (dip) se ve como un punto en la superficie de la Tierra donde el campo magnético es completamente vertical. Otra forma de decir esto es que la inclinación del campo de la Tierra es de 90° en el Polo Magnético Norte y de -90° en el Polo Magnético Sur. En un polo magnético, una brújula sostenida en el plano horizontal apunta aleatoriamente, mientras que de lo contrario apunta casi al Polo Magnético Norte o lejos del Polo Magnético Sur, aunque existen desviaciones locales. Los dos polos vagan independientemente el uno del otro y no están en posiciones directamente opuestas en el globo terráqueo. El polo magnético de inmersión puede migrar rápidamente, se han realizado observaciones de hasta 40 km por año para el Polo Magnético Norte.

El campo magnético de la Tierra puede ser muy aproximado por el campo de un dipolo magnético situado cerca del centro de la Tierra. La orientación de un dipolo está definida por un eje. Las dos posiciones donde el eje del dipolo que mejor se ajusta al campo geomagnético se interseca con la superficie de la Tierra se llaman polos geomagnéticos Norte y Sur. Para un mejor ajuste, el dipolo que representa el campo geomagnético debe colocarse a unos 500 km del centro de la Tierra. Esto hace que el cinturón de radiación interior se deslice más abajo en el océano Atlántico Sur, donde el campo de superficie es el más débil, creando lo que se llama la Anomalía del Atlántico Sur.

Si el campo magnético de la Tierra fuera perfectamente dipolar, los polos de inmersión geomagnético y magnético coincidirían. Sin embargo, los términos no dipolares significativos en una descripción precisa del campo geomagnético hacen que la posición de los dos tipos de polos esté en lugares diferentes.

Características del campo

La intensidad del campo en la superficie de la Tierra varía de menos de 30 microteslas (0,3 gauss) en un área que incluye la mayor parte de América del Sur y Sudáfrica a más de 60 microteslas (0.6 gauss) alrededor de los polos magnéticos en el norte de Canadá y el sur de Australia, y en parte de Siberia. La intensidad media del campo magnético en el núcleo exterior de la Tierra se midió en 25 Gauss, 50 veces más fuerte que el campo magnético en la superficie.

El campo es similar al de un imán de barra. El campo magnético de la Tierra es causado principalmente por corrientes eléctricas en el núcleo externo líquido. El núcleo de la Tierra está más caliente que 1043 K, la temperatura del punto Curie por encima de la cual las orientaciones de los giros dentro del hierro se aleatorizan. Tal aleatorización hace que la sustancia pierda su magnetización.

La convección de hierro fundido dentro del núcleo líquido exterior, junto con un efecto Coriolis causado por la rotación planetaria general, tiende a organizar estas «corrientes eléctricas» en rollos alineados a lo largo del eje polar norte-sur. Al conducir flujos de fluido a través de un campo magnético existente, se inducen corrientes eléctricas, lo que a su vez crea otro campo magnético. Cuando este campo magnético refuerza el campo magnético original, se crea una dinamo que se sostiene a sí misma. Esto se llama la Teoría de la Dinamo y explica cómo se sostiene el campo magnético de la Tierra.

Otra característica que distingue magnéticamente a la Tierra de un imán de barra es su magnetosfera. A grandes distancias del planeta, esto domina el campo magnético de la superficie. Las corrientes eléctricas inducidas en la ionosfera también generan campos magnéticos. Este campo siempre se genera cerca de donde la atmósfera está más cercana al Sol, causando alteraciones diarias que pueden desviar los campos magnéticos de la superficie hasta en un grado. Las variaciones diarias típicas de la fuerza de campo son de aproximadamente 25 nanoteslas (nT) (es decir, ~ 1: 2,000), con variaciones en unos pocos segundos de alrededor de 1 nT (es decir, ~ 1:50,000).

campo Magnético variaciones

Geomagnética variaciones desde la última reversión.

Las corrientes en el núcleo de la Tierra que crean su campo magnético comenzaron hace al menos 3.450 millones de años.

Los magnetómetros detectan desviaciones diminutas en el campo magnético de la Tierra causadas por artefactos de hierro, hornos, algunos tipos de estructuras de piedra e incluso zanjas y depósitos intermedios en geofísica arqueológica. Utilizando instrumentos magnéticos adaptados de detectores de anomalías magnéticas aerotransportados desarrollados durante la Segunda Guerra Mundial para detectar submarinos, se han mapeado las variaciones magnéticas a través del fondo oceánico. El basalto, la roca volcánica rica en hierro que forma el fondo del océano, contiene un mineral fuertemente magnético (magnetita) y puede distorsionar localmente las lecturas de la brújula. La distorsión fue reconocida por los marineros islandeses ya a finales del siglo XVIII. Más importante aún, debido a que la presencia de magnetita le da al basalto propiedades magnéticas medibles, estas variaciones magnéticas han proporcionado otro medio para estudiar el fondo oceánico profundo. Cuando la roca recién formada se enfría, tales materiales magnéticos registran el campo magnético de la Tierra.

Con frecuencia, la magnetosfera de la Tierra es golpeada por erupciones solares que causan tormentas geomagnéticas, provocando exhibiciones de auroras. La inestabilidad a corto plazo del campo magnético se mide con el índice K.

Recientemente, se han detectado fugas en el campo magnético, que interactúan con el viento solar del Sol de una manera opuesta a la hipótesis original. Durante las tormentas solares, esto podría provocar apagones a gran escala e interrupciones en los satélites artificiales.

Ver también Anomalías magnéticas

Reversiones de campo magnético

Artículo principal: Sobre la base del estudio de los flujos de lava de basalto en todo el mundo, se ha propuesto que el campo magnético de la Tierra se invierte a intervalos, que van desde decenas de miles a muchos millones de años, con un intervalo promedio de aproximadamente 300,000 años. Sin embargo, se observa que el último de estos eventos, llamado la reversión Brunhes–Matuyama, ocurrió hace unos 780.000 años.

No hay una teoría clara de cómo podrían haber ocurrido las reversiones geomagnéticas . Algunos científicos han producido modelos para el núcleo de la Tierra en los que el campo magnético es casi estable y los polos pueden migrar espontáneamente de una orientación a otra en el transcurso de unos pocos cientos a unos pocos miles de años. Otros científicos proponen que el geodinamo primero se apague, ya sea espontáneamente o a través de alguna acción externa como un impacto de cometa, y luego se reinicie con el polo magnético «Norte» apuntando hacia el Norte o el Sur. No es probable que los eventos externos sean causas rutinarias de reversiones del campo magnético debido a la falta de correlación entre la edad de los cráteres de impacto y el momento de las reversiones. Independientemente de la causa, cuando el polo magnético se mueve de un hemisferio al otro, esto se conoce como inversión, mientras que las variaciones temporales de inclinación del dipolo que llevan el eje del dipolo a través del ecuador y luego de regreso a la polaridad original se conocen como excursiones.

Los estudios de flujos de lava en Steens Mountain, Oregon, indican que el campo magnético podría haber cambiado a una velocidad de hasta 6 grados por día en algún momento de la historia de la Tierra, lo que desafía significativamente la comprensión popular de cómo funciona el campo magnético de la Tierra.

Los estudios paleomagnéticos como estos consisten típicamente en mediciones de la magnetización remanente de roca ígnea de eventos volcánicos. Los sedimentos depositados en el fondo del océano se orientan con el campo magnético local, una señal que se puede registrar a medida que se solidifican. Aunque los depósitos de roca ígnea son en su mayoría paramagnéticos, contienen trazas de materiales ferri y antiferromagnéticos en forma de óxidos ferrosos, lo que les da la capacidad de poseer magnetización remanente. De hecho, esta característica es bastante común en muchos otros tipos de rocas y sedimentos que se encuentran en todo el mundo. Uno de los óxidos más comunes que se encuentran en los depósitos de roca natural es la magnetita.

Como ejemplo de cómo esta propiedad de las rocas ígneas nos permite determinar que el campo de la Tierra se ha invertido en el pasado, considere las mediciones de magnetismo a través de las crestas oceánicas. Antes de que el magma salga del manto a través de una fisura, se encuentra a una temperatura extremadamente alta, por encima de la temperatura Curie de cualquier óxido ferroso que pueda contener. La lava comienza a enfriarse y solidificarse una vez que entra en el océano, lo que permite que estos óxidos ferrosos finalmente recuperen sus propiedades magnéticas, específicamente, la capacidad de mantener una magnetización remanente. Suponiendo que el único campo magnético presente en estos lugares es el asociado con la propia Tierra, esta roca solidificada se magnetiza en la dirección del campo geomagnético. Aunque la fuerza del campo es bastante débil y el contenido de hierro de las muestras de roca típicas es pequeño, la magnetización remanente relativamente pequeña de las muestras está dentro de la resolución de los magnetómetros modernos. La edad y la magnetización de muestras de lava solidificada se pueden medir para determinar la orientación del campo geomagnético durante eras antiguas.

Detección de campo magnético

Desviaciones de un modelo de campo magnético a partir de datos medidos, datos creados por satélites con magnetómetros sensibles

La intensidad del campo magnético de la Tierra fue medida por Carl Friedrich Gauss en 1835 y se ha medido repetidamente desde entonces, mostrando una decadencia relativa de alrededor del 10% en los últimos 150 años. El satélite Magsat y satélites posteriores han utilizado magnetómetros vectoriales de 3 ejes para sondear la estructura 3D del campo magnético de la Tierra. El satélite Ørsted posterior permitió una comparación que indica un geodinamo dinámico en acción que parece estar dando lugar a un polo alternativo bajo el Océano Atlántico al oeste de Sudáfrica.

Los gobiernos a veces operan unidades que se especializan en la medición del campo magnético de la Tierra. Estos son observatorios geomagnéticos, típicamente parte de un Servicio Geológico nacional, por ejemplo, el Observatorio Eskdalemuir del Servicio Geológico Británico. Estos observatorios pueden medir y pronosticar condiciones magnéticas que a veces afectan las comunicaciones, la energía eléctrica y otras actividades humanas. (Véase tormenta magnética.)

La Red Internacional de Observatorios Magnéticos en tiempo Real, con más de 100 observatorios geomagnéticos interconectados en todo el mundo, ha estado registrando el campo magnético de la Tierra desde 1991.

El ejército determina las características del campo geomagnético local, con el fin de detectar anomalías en el fondo natural que podrían ser causadas por un objeto metálico significativo, como un submarino sumergido. Por lo general, estos detectores de anomalías magnéticas son volados en aviones como el Nimrod del Reino Unido o remolcados como un instrumento o una serie de instrumentos de barcos de superficie.

Comercialmente, las compañías de prospección geofísica también utilizan detectores magnéticos para identificar anomalías naturales de cuerpos de mineral, como la Anomalía magnética de Kursk.

Los animales, incluidas las aves y las tortugas, pueden detectar el campo magnético de la Tierra y usarlo para navegar durante la migración. Las vacas y los ciervos salvajes tienden a alinear sus cuerpos de norte a sur mientras se relajan, pero no cuando los animales están bajo líneas eléctricas de alto voltaje, lo que lleva a los investigadores a creer que el magnetismo es el responsable.

Sismo-electromagnética es un área de investigación dirigida a la predicción de terremotos.

Notas

1. ^ T. N. W. McElhinney and W. E. Senanayake, J. Geophys. Res. 85, 3523 (1980).
2. ^ B. A. Buffett. El núcleo de la Tierra y el Geodinamo. Science, vol. 288 (5473), 2000, pp 2007 – 2012. DOI: 10.1126 / ciencia.288.5473.2007.
3. ^ Cosmos Online-Fragmentos de viento solar de Marte (http://www.cosmosmagazine.com/news/2369/solar-wind-ripping-chunks-mars)
4. ^ AFP (2009-01-13). «El Campo Magnético de la Tierra Cambia el Clima». Discovery News. http://dsc.discovery.com/news/2009/01/13/magnetic-field-climate.html. Retrieved 2010-02-24.
5. ^ «Problema con las ubicaciones de los polos «MAGNÉTICOS» en los Gráficos Globales». Eos Vol. 77, No. 36, American Geophysical Union, 1996.
6. ^ Página web de la NASA sobre la investigación de Larry Nisbet
7. ^ Geomagnetismo, Polo Norte Magnético. Natural Resources Canada, 2005-03-13.
8. ^ Polo Magnético Sur. Commonwealth de Australia, División Antártica Australiana, 2002.
9. ^ http://www.science20.com/news_articles/first_measurement_magnetic_field_inside_earths_core
10. ^ http://www.nature.com/nature/journal/v468/n7326/full/nature09643.html
11. ^ Nature, Vol 439 (16 de Febrero de 2006)
12. ^ Usui, Y.; Tarduno, J. A.; Watkeys, M.; Hofmann, A.; Cottrell, R. D. (2009). «Evidence for a 3.45-billion-year-old magnetic remanence: Hints of an ancient geodynamo from conglomerates of South Africa». Geoquímica Geofísica Geosistemas 10: Q09Z07. doi: 10.1029 / 2009GC002496. edit
13. ^ Tarduno, J. A.; Cottrell, R. D.; Watkeys, M. K.; Hofmann, A.; Doubrovine, P. V.; Mamajek, E. E.; Liu, D.; Sibeck, D. G. et al. (2010). «Geodynamo, Solar Wind, and Magnetopause 3.4 to 3.45 Billion Years Ago» (en inglés). Science 327 (5970): 1238. doi: 10.1126 / ciencia.1183445. PMID 20203044. ↑ Thompson, Andrea (16 de diciembre de 2008). «Leaks Found in Earth’s Protective Magnetic Shield» (en inglés). Space.com. Imaginova Corp. http://www.space.com/scienceastronomy/081216-agu-solar-storm-shield-break.html. Retrieved 28-03-2009. ↑ Phillips, Tony (29 de diciembre de 2003). «Earth’s Inconstant Magnetic Field» (en inglés). Science @ Nasa. http://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2003/29dec_magneticfield/. Consultado el 27 de diciembre de 2009.
14. ^ Coe, R. S.; Prévot, M.; Camps, P. (20 de abril de 1995). «New evidence for extraordinarily rapid change of the geomagnetic field during a reversal». Nature 374: 687. doi:10.1038 / 374687a0. http://www.nature.com/nature/journal/v374/n6524/abs/374687a0.html.
15. ^ Annual Review of Earth and Planetary Science, 1988 16 p. 435 «Time Variations of the Earth’s Magnetic Field: From Daily to Secular» por Vincent Courtillot y Jean Louis Le Mouel
16. ^ Hulot G, Eymin C, Langlais B, Mandea M, Olsen N (abril de 2002). «Small-scale structure of the geodynamo inferred from Oersted and Magsat satellite data». Nature 416 (6881): 620-3. doi: 10.1038 / 416620a. PMID 11948347.
17. ^ Deutschlander M, Phillips J, Borland S (1999)» The case for light-dependent magnetic orientation in animals » Journal of Experimental Biology 202(8): 891-908
18. ^ Burda, H; Begall, S; Cerveny, J; Neef, J; Nemec, P (Mar 2009). «Los campos electromagnéticos de frecuencia extremadamente baja interrumpen la alineación magnética de los rumiantes.». Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 106 (14): 5708-13. doi:10.1073 / pnas.0811194106. PMID 19299504.
19. ^ Dyson, PJ (2009). «Biology: Electric cows» (en inglés). Nature 458 (7237): 389. doi: 10.1038 / 458389a. PMID 19325587.

Wikimedia Commons tiene medios de comunicación relacionados con: Campo magnético de la tierra

• William J. Broad, Se Brújulas Punto Sur?. New York Times, 13 de julio de 2004.
• John Roach, ¿Por Qué el Campo Magnético de la Tierra Gira?. National Geographic, 27 de septiembre de 2004.
• Cuando El Norte Va Hacia el Sur. Proyectos en Computación Científica, 1996.Simulador de Partículas Cargadas de Campo Magnético Terrestre en 3D. Herramienta dedicada a la simulación 3d de partículas cargadas en la magnetosfera..
• El Gran Imán, la Tierra, Historia del descubrimiento del campo magnético de la Tierra por David P. Stern.
• Exploración de la Magnetosfera de la Tierra, sitio web educativo por David P. Stern y Mauricio Peredo

Recuperado de «http://en.wikipedia.org/wiki/Earth%27s_magnetic_field »